連鑄機(jī)畢業(yè)論文終稿

1、.wd.wd41/45.wd摘 要高效連鑄通常定義為五高：即整個(gè)連鑄坯生產(chǎn)過(guò)程是高拉速、高質(zhì)量、高效率、高作業(yè)率、高溫鑄坯。本設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括簡(jiǎn)單的介紹了我國(guó)及世界鑄鋼技術(shù)的開(kāi)展軌跡及未來(lái)連鑄技術(shù)的開(kāi)展方向。簡(jiǎn)單的介紹連鑄機(jī)機(jī)型特點(diǎn)及選擇使用的方法。本設(shè)計(jì)主要是從提高連鑄機(jī)拉速和提高連鑄機(jī)作業(yè)率兩方面著手。從而提高連鑄機(jī)設(shè)備的穩(wěn)固性、可靠性和自動(dòng)化水平，到達(dá)長(zhǎng)時(shí)間的無(wú)故障在線作業(yè)，提高連鑄機(jī)作業(yè)率水平。連鑄工序采用多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，使得單線布置緊湊，使產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本、生產(chǎn)效率得到了優(yōu)化。 關(guān)鍵詞：連鑄機(jī)型 方坯連鑄 鑄坯質(zhì)量 結(jié)晶器優(yōu)化AbstractEfficient continuous

2、 casting is usually defined as five high : that the entire billet production process is high speed 、high quality 、 high efficiency、high operating rates. High temperature slab.The design covers the brief introduction to China and the world steel technology development path and future direction of con

3、tinuous casting technology. Brief characteristics of continuous casting machine models and select the method used. This design is mainly to increase speed and improve the continuous casting machine continuous casting machine of two aspectsContinuous casting machine equipment to enhance the robustnes

4、s, reliability and automation level, to achieve long trouble-free online operations and increase the rate of horizontal continuous casting machine operation. Continuous casting process uses a combination of advanced technology, making single compact layout, product quality, production costs, product

5、ion efficiency has been optimized.Key words: continuous casting billet Slab quality Mold Optimization目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc295409248摘要 PAGEREF _Toc295409248 h I HYPERLINK l _Toc295409249 Abstract PAGEREF _Toc295409249 h II HYPERLINK l _Toc295409250 第一章緒論 PAGEREF _Toc295409250 h 1HYPERLINK

6、 l _Toc2954092511.1 連續(xù)鑄鋼技術(shù)簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc295409251 h 1HYPERLINK l _Toc2954092521.2 世界連鑄技術(shù)的開(kāi)展 PAGEREF _Toc295409252 h 1HYPERLINK l _Toc2954092531.3 連續(xù)鑄鋼的優(yōu)越性 PAGEREF _Toc295409253 h 7HYPERLINK l _Toc2954092541.3.1 傳統(tǒng)連鑄進(jìn)入工業(yè)成熟期的技術(shù)開(kāi)展 PAGEREF _Toc295409254 h 7HYPERLINK l _Toc2954092551.3.2 連續(xù)鑄鋼技術(shù)的最新開(kāi)展及未來(lái)

7、PAGEREF _Toc295409255 h 8HYPERLINK l _Toc2954092561.4 我國(guó)鑄鋼技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用 PAGEREF _Toc295409256 h 12HYPERLINK l _Toc295409257第二章連鑄機(jī)的機(jī)型和特征 PAGEREF _Toc295409257 h 14 HYPERLINK l _Toc295409258 2.1 連鑄機(jī)的機(jī)型和特點(diǎn) PAGEREF _Toc295409258 h 14 HYPERLINK l _Toc295409259 2.2 連鑄機(jī)的構(gòu)造特征 PAGEREF _Toc295409259 h 17 HYPERLINK

8、 l _Toc295409260 2.3 連鑄機(jī)機(jī)型的選擇 PAGEREF _Toc295409260 h 17 HYPERLINK l _Toc295409261 第三章總體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295409261 h 19 HYPERLINK l _Toc295409262 3.1 總體方案確實(shí)立 PAGEREF _Toc295409262 h 19 HYPERLINK l _Toc295409263 3.2 弧形連鑄機(jī)總體設(shè)計(jì)計(jì)算與確定 PAGEREF _Toc295409263 h 19 HYPERLINK l _Toc295409264 3.2.1 鑄坯斷面 PAGEREF

9、_Toc295409264 h 19 HYPERLINK l _Toc295409265 3.2.2 冶金長(zhǎng)度液心長(zhǎng)度 PAGEREF _Toc295409265 h 21 HYPERLINK l _Toc295409266 3.2.3 拉坯速度 PAGEREF _Toc295409266 h 23 HYPERLINK l _Toc295409267 3.2.4 連鑄機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算 PAGEREF _Toc295409267 h 26 HYPERLINK l _Toc295409268 3.2.5 連鑄機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算 PAGEREF _Toc295409268 h 28 HYPERLINK

10、 l _Toc295409269 3.2.6 校核鑄坯是否完全凝固 PAGEREF _Toc295409269 h 29 HYPERLINK l _Toc295409270 3.2.7 帶液一點(diǎn)矯直的可能性 PAGEREF _Toc295409270 h 29 HYPERLINK l _Toc295409271 3.2.8 連鑄機(jī)流數(shù)的計(jì)算 PAGEREF _Toc295409271 h 31 HYPERLINK l _Toc295409272 第四章振動(dòng)裝置設(shè)計(jì)及計(jì)算 PAGEREF _Toc295409272 h 32 HYPERLINK l _Toc295409273 4.1 結(jié)晶器的振

11、動(dòng)參數(shù) PAGEREF _Toc295409273 h 32 HYPERLINK l _Toc295409274 4.2 振動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)功率P PAGEREF _Toc295409274 h 34 HYPERLINK l _Toc295409275 4.2.1 振動(dòng)總負(fù)荷 PAGEREF _Toc295409275 h 34 HYPERLINK l _Toc295409276 4.2.2 動(dòng)負(fù)荷 PAGEREF _Toc295409276 h 34 HYPERLINK l _Toc295409277 4.2.3 驅(qū)動(dòng)功率P的計(jì)算 PAGEREF _Toc295409277 h 35 HYPER

12、LINK l _Toc295409278 第五章 ProEngineer軟件簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc295409278 h 36 HYPERLINK l _Toc295409279 proe的簡(jiǎn)介： PAGEREF _Toc295409279 h 36 HYPERLINK l _Toc295409280 第六章結(jié)論 PAGEREF _Toc295409280 h 43 HYPERLINK l _Toc295409281 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc295409281 h 45 HYPERLINK l _Toc295409282 附錄 PAGEREF _Toc295409282 h

13、48 HYPERLINK l _Toc295409283 致謝 PAGEREF _Toc295409283 h 51第一章 緒論1.1 連續(xù)鑄鋼技術(shù)簡(jiǎn)介連續(xù)鑄鋼是一項(xiàng)把鋼水直接澆鑄成形的節(jié)能新工藝，它具有節(jié)省工序、縮短流程，提高金屬收得率，降低能量消耗，生產(chǎn)過(guò)程機(jī)械化和自動(dòng)化程度高，鋼種擴(kuò)大，產(chǎn)品質(zhì)量高等許多傳統(tǒng)模鑄技術(shù)不可比較的優(yōu)點(diǎn)。自從20世紀(jì)50年代連續(xù)鑄鋼技術(shù)進(jìn)入工業(yè)性應(yīng)用階段后，不同類型、不同規(guī)格的連鑄機(jī)及其成套設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。20世紀(jì)70年代以后，連鑄技術(shù)開(kāi)展迅猛，特別是板、方坯連鑄機(jī)的開(kāi)展對(duì)加速連鑄技術(shù)替代傳統(tǒng)的模鑄技術(shù)起到了決定性作用。 1.2 世界連鑄技術(shù)的開(kāi)展連鑄坯的噸數(shù)與總

14、鑄坯(錠)的噸數(shù)之比叫做連鑄比，它是衡量一個(gè)國(guó)家或一個(gè)鋼鐵工廠生產(chǎn)開(kāi)展水平的重要標(biāo)志之一，也是連鑄設(shè)備、工藝、管理以及和連鑄有關(guān)的各生產(chǎn)環(huán)節(jié)開(kāi)展水平的綜合表達(dá)。1970-1980年，世界連鑄比從44開(kāi)展到284，中國(guó)的連鑄比從21開(kāi)展到62；至1990年，世界和中國(guó)的連鑄比分別開(kāi)展到628和224；到1999年，又分別開(kāi)展到844和774。2000年中國(guó)連鑄比開(kāi)展到86，估計(jì)世界連鑄比為87左右。從統(tǒng)計(jì)數(shù)字可以看出中國(guó)的連鑄技術(shù)在近10年內(nèi)得到了迅速開(kāi)展。世界連鑄技術(shù)的開(kāi)展大體上經(jīng)歷了4個(gè)階段：早期探索時(shí)期、工業(yè)應(yīng)用推廣時(shí)期、現(xiàn)代連鑄技術(shù)大開(kāi)展和完善時(shí)期、高速連鑄技術(shù)和近終形連鑄(薄板坯連鑄和

15、薄帶坯連鑄)技術(shù)開(kāi)展時(shí)期。早期探索時(shí)期(20世紀(jì)50年代以前)連續(xù)澆鑄液體金屬的設(shè)想是19世紀(jì)中葉由美國(guó)塞勒斯(GESellers)(1840年)、萊思(JLaing)(1843年)和英國(guó)貝塞麥(HBessemeI)(1846年)提出的，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，只能用于低熔點(diǎn)有色金屬(如鉛)的澆鑄。最早的類似現(xiàn)代連鑄的建議是1887年由德國(guó)德倫(RMDaelen)提出的，在其設(shè)備中已經(jīng)包括上下敞口的水冷結(jié)晶器、二次冷卻段、引錠桿、夾輥和鑄坯切割設(shè)備等裝置。1933年現(xiàn)代連鑄之父德國(guó)容漢斯(SJung hans)開(kāi)發(fā)了結(jié)晶器振動(dòng)系統(tǒng)，從而奠定了工業(yè)上大規(guī)模采用連鑄的工藝根基。同年，容漢斯在德國(guó)建

16、成一臺(tái)使用振動(dòng)結(jié)晶器的立式連鑄設(shè)備，并用其澆鑄黃銅獲得成功，月產(chǎn)量達(dá)1700t。1936年鋁合金的連鑄也取得了成功。這樣，從30年代開(kāi)場(chǎng)，連鑄工藝便進(jìn)入有色金屬的工業(yè)化階段。但工業(yè)規(guī)模上實(shí)現(xiàn)鋼的連鑄要比有色金屬困難得多，其主要原因是：鋼的熔點(diǎn)比鋁、銅高得多；鋼的比熱容較大，而導(dǎo)熱系數(shù)較小，凝固速度較慢，不利于連鑄；鋼的生產(chǎn)規(guī)模也要大得多。1943年容漢斯在德國(guó)建成第一臺(tái)澆鑄鋼水的試驗(yàn)性連鑄機(jī)，提出了振動(dòng)的水冷結(jié)晶器、浸入式水口和結(jié)晶器鋼水面加保護(hù)劑等技術(shù)，為現(xiàn)代連續(xù)鑄鋼奠定了根基。第二次世界大戰(zhàn)以后，世界各地相繼建設(shè)了一些試驗(yàn)性和半工業(yè)性試驗(yàn)設(shè)備。1949年容漢斯在德國(guó)、阿勒德隆(AIlegh

17、engLudlun)公司在美國(guó)分別采用容漢斯振動(dòng)結(jié)晶器系統(tǒng)在立式鑄機(jī)上進(jìn)展鋼的連鑄試驗(yàn)，1950年德國(guó)曼內(nèi)斯曼(Mannesmann)公司按容漢斯振動(dòng)結(jié)晶器方式投產(chǎn)了一臺(tái)工業(yè)試驗(yàn)性立式連鑄機(jī)，后來(lái)使用振動(dòng)結(jié)晶器成為標(biāo)準(zhǔn)的鑄機(jī)模式。工業(yè)應(yīng)用推廣時(shí)期(20世紀(jì)5060年代) 從50年代起，連鑄開(kāi)場(chǎng)用于鋼鐵工業(yè)。世界上第一臺(tái)工業(yè)生產(chǎn)性連鑄機(jī)是1951年在蘇聯(lián)紅十月鋼廠投產(chǎn)的立式半連續(xù)裝置，但作為連續(xù)式澆鑄的鑄機(jī)是1952年英國(guó)巴路(BarrOW)鋼廠建設(shè)的雙流立彎式連鑄機(jī)。50年代投產(chǎn)的連鑄機(jī)多為立式、單流，建筑高度大，投資多，連鑄速度難于提高，鑄坯斷面小而且主要為方坯，生產(chǎn)規(guī)模較小。但此期間出現(xiàn)了

18、一些專門從事連鑄技術(shù)開(kāi)發(fā)的集團(tuán)，對(duì)后來(lái)連鑄技術(shù)的開(kāi)展和推廣應(yīng)用起了很大的作用。60年代連鑄技術(shù)進(jìn)入工業(yè)性推廣階段，19631964年曼內(nèi)斯曼公司相繼建成了方坯和板坯弧形連鑄機(jī)，這種機(jī)型較之立式連鑄機(jī)高度低、操作方便，并能為工業(yè)上急需的熱軋、冷軋帶鋼和厚板生產(chǎn)提供鋼坯，很快就成為開(kāi)展連鑄的主要機(jī)型，對(duì)連鑄的推廣應(yīng)用起了很大的作用。此外這時(shí)氧氣轉(zhuǎn)爐已用于鋼鐵生產(chǎn)，原有的模鑄鑄錠工藝已不能滿足煉鋼的需要，這也促進(jìn)了連鑄的開(kāi)展。此期間還出現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)式圓坯連鑄機(jī)、空心圓坯鑄機(jī)和工字型異型坯連鑄機(jī)。在英國(guó)的謝爾頓(Shelton)鋼廠實(shí)現(xiàn)了全連鑄(見(jiàn)連鑄比)?，F(xiàn)代連鑄技術(shù)大開(kāi)展和完善時(shí)期(20世紀(jì)7080年

19、代末) 70年代由于國(guó)際能源危機(jī)的出現(xiàn)和連鑄本身固有的節(jié)能優(yōu)勢(shì)，使連續(xù)鑄鋼進(jìn)入迅猛開(kāi)展時(shí)期。在世界粗鋼產(chǎn)量一直徘徊在7億t左右的情況下，連鑄坯產(chǎn)量卻持續(xù)增長(zhǎng)(見(jiàn)圖4)。連鑄設(shè)備和工藝技術(shù)日益完善，先后出現(xiàn)了結(jié)晶器在線調(diào)寬、帶升降裝置的盛鋼桶回轉(zhuǎn)臺(tái)、多點(diǎn)矯直、連續(xù)矯直、壓縮矯直、氣水噴霧冷卻、連鑄電磁攪拌、保護(hù)澆注、中間罐冶金、上裝引錠桿、輕壓下、多節(jié)輥、二冷動(dòng)態(tài)控制、在線質(zhì)量控制、共振結(jié)晶器、液面自動(dòng)控制、漏鋼預(yù)報(bào)等一系列新技術(shù)、新設(shè)備和新工藝，有力地促進(jìn)了連鑄機(jī)生產(chǎn)率的提高，保證了連鑄坯的質(zhì)量。此外，轉(zhuǎn)爐復(fù)吹技術(shù)、超高功率電弧爐和各種爐外精煉技術(shù)的開(kāi)展與應(yīng)用，以及鋼鐵工業(yè)朝著大型化、高速化、

20、連續(xù)化方向開(kāi)展，都為連鑄的開(kāi)展創(chuàng)造了條件。80年代連鑄進(jìn)入完全成熟的全盛時(shí)期，在世界范圍內(nèi)連鑄比以每年4的速度增長(zhǎng)，1998年全世界連鑄比達(dá)833，連鑄已取代模鑄成為占統(tǒng)治地位的澆鑄工藝。連鑄機(jī)設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制和鑄坯質(zhì)量都到達(dá)一個(gè)新的水平，從鋼水的純潔化、溫度控制、保護(hù)澆注、初期凝固現(xiàn)象對(duì)外表質(zhì)量的影響，保護(hù)渣在高拉速下的行為和作用，結(jié)晶器綜合診斷技術(shù)，冷卻制度的最正確化，鑄坯在凝固過(guò)程的力學(xué)問(wèn)題，消除和減輕變形應(yīng)力的措施以及控制鑄坯凝固組織的手段等一系列冶金現(xiàn)象的研究；直到生產(chǎn)工藝、操作水平和裝備水平的不斷提高和完善，總結(jié)出完整的對(duì)鑄坯質(zhì)量控制和管理的技術(shù)。幾乎所有的鋼種都可以進(jìn)展連鑄，并逐步

21、實(shí)現(xiàn)連鑄坯熱裝軋制和連鑄坯直接軋制。此期間一些工業(yè)興旺國(guó)家已接近或 根本上實(shí)現(xiàn)了全連鑄化。圖470年代以來(lái)世界鋼產(chǎn)量、連鑄比增長(zhǎng)圖 縱坐標(biāo)鋼產(chǎn)量/Mt在幾個(gè)產(chǎn)鋼大國(guó)中，日本連鑄開(kāi)展最快，其生產(chǎn)能力和技術(shù)水平都處于世界領(lǐng)先地位，在1970年日本國(guó)連鑄比不到10，到1985年已突破90，1997年達(dá)966。原聯(lián)邦德國(guó)連鑄開(kāi)展也較快，1987年其連鑄比已達(dá)879，1997年德國(guó)的連鑄比達(dá)96，其技術(shù)水平較高，尤其是設(shè)備設(shè)計(jì)及制造技術(shù)居世界領(lǐng)先地位。法國(guó)的連鑄在80年代以后也在迅猛開(kāi)展，1987年連鑄比即達(dá)931，僅次于日本。美國(guó)因擁有較大的初軋開(kāi)坯能力，在70年代建設(shè)連鑄機(jī)較少，開(kāi)展較慢，自80年代

22、以后加速了連鑄的開(kāi)展，到1990年連鑄比已達(dá)671，1997年達(dá)947。前蘇聯(lián)是研究連鑄較早的國(guó)家之一，60年代其連鑄技術(shù)還處于世界領(lǐng)先地位，但它的煉鋼設(shè)備以平爐為主，不適應(yīng)連鑄生產(chǎn)的特點(diǎn)，其連鑄機(jī)又多為立式，生產(chǎn)能力較低，影響了連鑄的開(kāi)展，因此1985年以前連鑄一直停滯不前，連鑄比在10左右，1997年屬于前蘇聯(lián)的一些國(guó)家的連鑄比也只有339，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平。高速連鑄技術(shù)和近終形連鑄開(kāi)展時(shí)期(20世紀(jì)80年代末90年代) 80年代中后期，以高質(zhì)量、高溫?zé)o缺陷鑄坯生產(chǎn)為根基，實(shí)現(xiàn)高連澆率、高作業(yè)率、高拉速連鑄技術(shù)迅速開(kāi)展。為提高小方坯連鑄機(jī)的生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本，各國(guó)都設(shè)法消除結(jié)晶器坯殼

23、與銅壁之間的氣隙，改善傳熱，以提高拉速。為此提出了各種新型的結(jié)晶器。如康卡斯特(concast。)的凸型結(jié)晶器(Convexmould)、奧鋼聯(lián)(VAI)的鉆石結(jié)晶器(Di arnold mould)、達(dá)涅利(Danieli)的自適應(yīng)結(jié)晶器(Danam mould)。使用這些新型結(jié)晶器可使120mm120mm方坯的拉速由28mmin增加到43mmin，150mm150mm方坯的拉速由2mmim增加到35mmin。經(jīng)過(guò)近30年的努力，連續(xù)鑄鋼已取代鋼錠模鑄。各國(guó)廣泛采用厚度為150250mm的連鑄坯生產(chǎn)板材，但對(duì)市場(chǎng)需求量大的板帶(中板、薄板)產(chǎn)品，仍存在加工量較大、能量消耗較高、生產(chǎn)周期較長(zhǎng)、

24、成本較高的問(wèn)題，也即對(duì)連鑄坯的厚度仍有進(jìn)一步減薄的需要。因此開(kāi)發(fā)澆鑄更薄(5070mm)的板坯、更高的澆注速度(56mmim)，使生產(chǎn)能力更具經(jīng)濟(jì)規(guī)模(80150萬(wàn)ta)的連鑄技術(shù)，甚至開(kāi)發(fā)從鋼水直接澆成薄帶的連鑄技術(shù)，已成為世界鋼鐵界研究的熱點(diǎn)。從1989年第一條薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線投產(chǎn)以來(lái)，到90年代末已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的薄板坯連鑄、連軋工藝有以下幾種：緊湊式帶鋼生產(chǎn)工藝(CSP)、在線帶鋼生產(chǎn)工藝(IsP)、靈活薄板軋制工藝(FTSR)、連鑄連軋工藝(cONROLL)、住友(Sumitomo)工藝(SMI)、蒂平斯(Tippens)帶鋼技術(shù)(TSP)、超薄熱帶工藝(uTHS)等。到1998

25、年底全世界已投入生產(chǎn)或正在建設(shè)的薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線共30條，總生產(chǎn)能力為每年4192萬(wàn)t熱軋帶鋼。其中CSP生產(chǎn)線18條，ISP生產(chǎn)線4條，F(xiàn)TSR生產(chǎn)線3條。1998年底，由新日鐵和三菱重工共同開(kāi)發(fā)的世界首套帶鋼直接澆鑄設(shè)備在新日鐵不銹鋼事業(yè)部光鋼鐵廠開(kāi)場(chǎng)工業(yè)化試生產(chǎn)，該工藝可將鋼水直接澆鑄成厚25mm、寬7601330mm的鋼帶，鑄速2075mmin，從澆鑄到卷取生產(chǎn)線全長(zhǎng)689m。中國(guó)連鑄技術(shù)的開(kāi)展 中國(guó)是世界上研究和應(yīng)用連鑄技術(shù)較早的國(guó)家之一，自50年代中期就開(kāi)場(chǎng)進(jìn)展連鑄技術(shù)的研究。1956年重工業(yè)部的鋼鐵研究所曾在一臺(tái)簡(jiǎn)單的半連續(xù)鑄機(jī)上澆鑄80mm圓坯，1957年當(dāng)時(shí)的上海鋼鐵公司

26、中心實(shí)驗(yàn)室吳大柯主持設(shè)計(jì)并建成了一臺(tái)立式連鑄機(jī)，澆鑄斷面尺寸為75mm180mm的小矩形坯，這是中國(guó)第一臺(tái)工業(yè)性試驗(yàn)連鑄機(jī)。1958年底，一臺(tái)由北京鋼鐵學(xué)院徐寶升教授主持設(shè)計(jì)的生產(chǎn)性立式連鑄機(jī)在重慶第三煉鋼廠投產(chǎn)。1964年6月由徐寶升教授主持設(shè)計(jì)的一臺(tái)大型方、板坯兼用弧形連鑄機(jī)在該廠投產(chǎn)，這也是世界上最早的工業(yè)生產(chǎn)用弧形連鑄機(jī)之一。在中國(guó)早期設(shè)計(jì)的連鑄機(jī)上，很早就使用了鉤頭式永久引錠桿、鉗式構(gòu)造拉矯機(jī)和大型機(jī)械液壓剪，這些設(shè)備在當(dāng)時(shí)都是比較先進(jìn)的。但在世界連鑄技術(shù)大開(kāi)展的60年代末到70年代末，由于缺乏與世界的交流，未能及時(shí)有效地借鑒先進(jìn)技術(shù)，中國(guó)連鑄開(kāi)展速度明顯減慢，到1978年用于生產(chǎn)的

27、連鑄機(jī)只有21臺(tái)，連鑄坯產(chǎn)量11270萬(wàn)t，連鑄比僅為35。1979年以來(lái)，冶金工業(yè)部把開(kāi)展連鑄作為重大技術(shù)政策，并在總結(jié)本國(guó)連鑄生產(chǎn)經(jīng)歷的根基上，提出“以連鑄為中心，煉鋼為根基，設(shè)備為保證的生產(chǎn)技術(shù)路線，促使中國(guó)連鑄進(jìn)入了新的開(kāi)展時(shí)期。其后十余年里，引進(jìn)了一批具有80年代先進(jìn)水平的小方坯、板坯和水平連鑄機(jī)。在引進(jìn)的同時(shí)，原冶金工業(yè)部組織國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)、科研、高等院校、設(shè)備制造廠家和生產(chǎn)廠家先后開(kāi)展了小方坯連鑄、板坯連鑄、不銹鋼連鑄、合金鋼連鑄、水平連鑄、高效連鑄等技術(shù)的科研、設(shè)備和生產(chǎn)工藝攻關(guān)，積極消化移植國(guó)外技術(shù)，推進(jìn)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。在此根基上，開(kāi)展了一批具有現(xiàn)代化水平的方坯和板坯連鑄機(jī)，使中國(guó)的連

28、鑄在80年代得到了很大的開(kāi)展。連鑄機(jī)臺(tái)數(shù)、連鑄坯產(chǎn)量、連鑄比逐年上升(見(jiàn)圖5)，連鑄機(jī)機(jī)型齊全，布局和產(chǎn)品構(gòu)造日趨合理。連鑄新技術(shù)不斷推廣應(yīng)用，科研成果不斷涌現(xiàn)，薄板坯和薄帶坯連鑄技術(shù)在此期間也取得重大階段性成果。1985年出現(xiàn)了第一個(gè)全連鑄鋼廠武漢鋼鐵公司(武鋼)第二煉鋼廠，該廠在開(kāi)展連鑄過(guò)程中積累的成果和做法曾為中國(guó)連鑄事業(yè)的開(kāi)展提供了樣板。80年代末到90年代，寶山鋼鐵集團(tuán)公司(寶鋼)、鞍山鋼鐵集團(tuán)公司分別投產(chǎn)了從日本引進(jìn)的大型雙流板坯連鑄機(jī)，太原鋼鐵公司、上海第三鋼鐵廠分別投產(chǎn)了由奧鋼聯(lián)(VAI)引進(jìn)的不銹鋼板坯連鑄機(jī)。其中寶鋼的兩臺(tái)雙流板坯機(jī)，在裝備技術(shù)、操作水平、鑄機(jī)作業(yè)率和產(chǎn)品質(zhì)

29、量等方面都可與國(guó)際水平相媲美。1996年10月開(kāi)工的武鋼三煉鋼廠投產(chǎn)一臺(tái)從西班牙引進(jìn)的高度現(xiàn)代化的雙流大板坯連鑄機(jī)，成為中國(guó)第一家以全連鑄方式投產(chǎn)的大型鋼廠。1996年5月，珠江鋼廠、邯鄲鋼鐵總廠、包頭鋼鐵公司三家企業(yè)引進(jìn)德國(guó)西馬克公司(SMS)CSF-薄板坯連鑄連軋工藝協(xié)議簽訂，為中國(guó)的薄板坯連鑄建設(shè)拉開(kāi)了序幕。馬鞍山鋼鐵公司也由康卡斯特公司引進(jìn)一臺(tái)近終形H型異型坯弧形連鑄機(jī)，澆鑄525mm300mm120mm和750mm456mm120mm兩種異型坯。90年代中后期，中國(guó)高效連鑄技術(shù)在方坯連鑄領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，廣州鋼鐵公司150mm150mm3流鑄機(jī)拉速達(dá) 30mmin；首都鋼鐵公司12

30、0mm120mm8流鑄機(jī)工作拉速為3035mmin；濟(jì)南鋼鐵公司120mm120mm4流鑄機(jī)工作拉速為3842mmim，單流年產(chǎn)量達(dá)15萬(wàn)t。同時(shí)攀枝花鋼鐵公司220mm1600mm的板坯拉速也取得了18mmin的高速澆鑄的成果。經(jīng)過(guò)近30年的開(kāi)展，中國(guó)連鑄已取得很大成就，到1997年1月，已建成連鑄機(jī)280臺(tái)821流(連鑄機(jī)數(shù)量居世界第一)，其中板坯連鑄機(jī)50臺(tái)56流，方坯連鑄機(jī)214臺(tái)719流，其他類型連鑄機(jī)16臺(tái)38流，1998年生產(chǎn)連鑄坯7883萬(wàn)t，連鑄比達(dá)688。但與世界先進(jìn)水平相比，在設(shè)備、自動(dòng)控制、工藝技術(shù)和品種質(zhì)量等方面，中國(guó)連鑄技術(shù)都還有較大的差距，需要進(jìn)一步改善和提高。開(kāi)

31、展趨向 連續(xù)鑄鋼技術(shù)自50年代步入工業(yè)化以來(lái)，以提高連鑄生產(chǎn)率、改善連鑄坯質(zhì)量、降低連鑄坯能耗、擴(kuò)大連鑄坯品種為宗旨的新技術(shù)不斷涌現(xiàn)和開(kāi)展。展望21世紀(jì)，所能預(yù)測(cè)到的開(kāi)展方向大致包括：近終形連鑄(尤其是薄板坯和薄帶坯連鑄)、高速連鑄、高質(zhì)量產(chǎn)品的連鑄，以及與三者相關(guān)的低過(guò)熱度澆鑄、半凝固加工和過(guò)程與質(zhì)量控制等技術(shù)。90年代雖有幾種薄板坯連鑄工藝相繼付諸工業(yè)化生產(chǎn)，但在實(shí)踐中都遇到各種各樣的問(wèn)題，尚在不斷改良和完善之中。這些技術(shù) 根本上都是源于傳統(tǒng)連鑄技術(shù)，從整個(gè)近終形連鑄技術(shù)來(lái)說(shuō)它們只是在當(dāng)前技術(shù)根基上的中間過(guò)渡技術(shù)。近終形連鑄的巨大節(jié)能、高效、低投資優(yōu)勢(shì)將推動(dòng)其進(jìn)一步開(kāi)展，在21世紀(jì)初期薄板

32、坯連鑄技術(shù)可望逐步完善，并取代大局部傳統(tǒng)連鑄熱軋、冷軋工藝。近終形異型坯連鑄和薄帶連鑄技術(shù)也將進(jìn)一步開(kāi)展并進(jìn)而完善。1.3 連續(xù)鑄鋼的優(yōu)越性連鑄過(guò)程是在連續(xù)狀態(tài)下，鋼液釋放顯熱和潛熱，并逐漸凝固成一定形狀鑄坯的工藝過(guò)程。鋼在這種由液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變過(guò)程中，體系內(nèi)存在有動(dòng)量、熱量和質(zhì)量的傳輸過(guò)程，存在相變、外力和應(yīng)力引起的變形等過(guò)程，所有這些過(guò)程均十分復(fù)雜，往往耦合進(jìn)展或相互影響。與模一初軋開(kāi)坯工藝相比，連鑄工藝具有如下優(yōu)點(diǎn)： (1)簡(jiǎn)化了鑄坯生產(chǎn)的工藝流程，省去了模鑄工藝的脫模、整模、鋼錠均熱和開(kāi)坯工序。流程基建投資可節(jié)省40，占地面積可減少30，操作費(fèi)用可節(jié)省40，耐火材料的消耗可減少15。 (

33、2)提高了金屬收得率，集中表現(xiàn)在兩方面一是大幅度減少了鋼坯的切頭切尾損失；二是可生產(chǎn)出的鑄坯最接近最終產(chǎn)品形狀，省去了模鑄工藝的加熱開(kāi)坯工序，減少金屬損失?？傮w講，連鑄造工藝相對(duì)模鑄工藝可提高金屬收得率約9。 (3)降低了生產(chǎn)過(guò)程能耗，采用連鑄工藝，可省去鋼錠開(kāi)坯均熱爐的燃動(dòng)力消耗?？晒?jié)省能耗1/41/2。(4)提高了生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化水平，節(jié)省了勞動(dòng)力，為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率創(chuàng)造了有利條件，并可進(jìn)展企業(yè)的現(xiàn)代化管理升級(jí)。1.3.1 傳統(tǒng)連鑄進(jìn)入工業(yè)成熟期的技術(shù)開(kāi)展(1)目前國(guó)外的常規(guī)連鑄生產(chǎn)已趨成熟，連鑄機(jī)的作業(yè)率普遍大于80，大型板坯連鑄機(jī)連鑄約100200萬(wàn)t鋼才漏鋼一次，已 根本可生產(chǎn)

34、無(wú)缺陷鑄坯(包括合金鋼)。而中國(guó)連鑄機(jī)生產(chǎn)穩(wěn)定性較差，事故相對(duì)較多，作業(yè)率還偏低，鑄坯質(zhì)量還有一定的差距。 (2)近終形連鑄連軋技術(shù)在國(guó)外已產(chǎn)業(yè)化或加快產(chǎn)業(yè)化步伐。目前，國(guó)外已投產(chǎn)和在建中的薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線約有50多套，薄帶連鑄已建多臺(tái)工業(yè)試驗(yàn)機(jī)組，預(yù)計(jì)不久將實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。而中國(guó)還處于起步階段。 (3)國(guó)外高效連鑄技術(shù)進(jìn)一步開(kāi)展。國(guó)外低碳板坯速普遍大于2m/min，最高可達(dá)3.0m/min；130mm130mm和150mm150mm低碳方坯最大2 連鑄生產(chǎn)設(shè)備 連鑄機(jī)的開(kāi)展大致經(jīng)歷了立式立彎式弧形超低頭形水平等幾個(gè)階段。每次新機(jī)型的出現(xiàn)，說(shuō)明了技術(shù)的進(jìn)步。但每種機(jī)型都各有其特點(diǎn)，有它的最適應(yīng)

35、的范圍，還沒(méi)有一種機(jī)型完全取代其它機(jī)型的趨勢(shì)。目前，連鑄機(jī)除滿足產(chǎn)量要求外，從生產(chǎn)率、鑄坯品種質(zhì)量、鑄坯斷面、降低連鑄機(jī)高度、節(jié)省基建和設(shè)備投資等方面綜合分析，以弧形連鑄機(jī)較為優(yōu)越，它是應(yīng)用的主要機(jī)型。但板坯連鑄機(jī)的總趨向是用直弧型替代弧型，以消除可減輕鑄坯內(nèi)弧側(cè)夾雜物積聚問(wèn)題。據(jù)悉，日本NKK已將所有板坯連鑄機(jī)改為直弧型。 連鑄生產(chǎn)所用設(shè)備通常可分為主體設(shè)備和輔助設(shè)備兩大局部。主體設(shè)備主要包括：(1)澆鑄設(shè)備一鋼包運(yùn)輸設(shè)備、中間包及中間包小車或旋轉(zhuǎn)臺(tái)；(2)結(jié)晶器及其振動(dòng)裝置；(3)二次冷卻裝置(小方坯連鑄機(jī)、大方坯連鑄機(jī)和板坯連鑄機(jī)有很大差異)；(4)拉坯矯直機(jī)設(shè)備一拉坯機(jī)、矯直機(jī)、引錠鏈

36、、脫錠與引錠子鏈存放裝置；(5)切割設(shè)備一火焰切割機(jī)與機(jī)械剪切機(jī)等。輔助設(shè)備主要包括：(1)出坯及精整設(shè)備一輥道、推(拉)鋼機(jī)、翻鋼機(jī)、火焰清理機(jī)等；(2)工藝設(shè)備一中間包烘烤裝置、吹氬裝置、脫氣裝置、保護(hù)渣供給與結(jié)晶器潤(rùn)滑裝置等；(3)自動(dòng)控制與測(cè)量?jī)x表一結(jié)晶器液面測(cè)量與顯示系統(tǒng)、過(guò)程控制計(jì)算機(jī)、測(cè)溫、測(cè)重、測(cè)長(zhǎng)、測(cè)速、測(cè)壓等儀表系統(tǒng)。1.3.2 連續(xù)鑄鋼技術(shù)的最新開(kāi)展及未來(lái)我國(guó)的雙輥薄帶連鑄技術(shù)研究始于1984年，“七五期間國(guó)內(nèi)有上海鋼鐵研究所等多家單位把目光瞄準(zhǔn)薄帶連鑄技術(shù)，有的單位開(kāi)展了研究工作。其中東北大學(xué)生在異徑雙輥薄帶連鑄的開(kāi)發(fā)研究中取得了較大成果。用高速鋼連鑄成薄帶制作成鋸條提

37、供用戶使用。近來(lái)東北大學(xué)生有將異徑雙輥薄帶連鑄改成同徑雙輥薄帶連鑄的設(shè)想。重慶大學(xué)也進(jìn)展了同徑雙輥薄帶連鑄的實(shí)驗(yàn)室研制工作。上海鋼鐵研究所從1984年開(kāi)場(chǎng)研制第一臺(tái)雙輥薄帶連鑄機(jī)。至今，上海鋼鐵所研究中心的薄帶連鑄研究室完成了國(guó)家下達(dá)的薄帶連鑄“七五、“八五重大科技攻關(guān)任務(wù)，經(jīng)冶金部、國(guó)家計(jì)委組織專家鑒定，取得了重大科研成果，業(yè)已先后建成三套內(nèi)水冷同徑雙輥薄帶連鑄機(jī)組，并已成功地澆鑄出2-4mm厚，250-600mm寬薄帶坯數(shù)十噸，局部帶坯經(jīng)冷軋后的帶鋼其性能到達(dá)了相當(dāng)于傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)帶坯的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并已將局部鑄帶供用戶使用，近年來(lái)，上海鋼鐵研究所的雙輥薄帶連鑄技術(shù)得到國(guó)內(nèi)許多鋼鐵企業(yè)的重視和歡

38、送，目前該項(xiàng)技術(shù)一邊在向產(chǎn)業(yè)化方向邁進(jìn)，一邊正在向某些鋼鐵企業(yè)進(jìn)展技術(shù)轉(zhuǎn)讓。但是由于在過(guò)去的研究過(guò)程中投入資金及場(chǎng)地等條件的限制，某些單項(xiàng)技術(shù)的研究還有待于進(jìn)一步深入，所以在產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程中以及向企業(yè)推廣過(guò)程中要進(jìn)一步完善和提高這項(xiàng)技術(shù)。我國(guó)雙輥薄帶連鑄技術(shù)現(xiàn)狀 上海鋼鐵研究所的雙輥薄帶連鑄技術(shù)開(kāi)發(fā)研究工作在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位，某些單項(xiàng)技術(shù)的研究，如雙輥薄帶連鑄機(jī)組中，水口布流技術(shù)、水冷輥的構(gòu)造設(shè)計(jì)、液壓側(cè)封頂緊裝置、軋制力和速度閉環(huán)的自動(dòng)檢測(cè)與控制技術(shù)等均已接近或到達(dá)薄帶連鑄世界先進(jìn)水平。圖1略為雙輥薄帶連鑄機(jī)示意圖，這是一組結(jié)晶輥直徑500mm-1200mm，輥面寬度250mm-600mm，能

39、一次澆鑄1噸2.5-4mm厚不銹鋼薄帶的連鑄機(jī)試驗(yàn)機(jī)組，該機(jī)組采用了比較合理的新型水口進(jìn)展布流，自動(dòng)化的側(cè)封頂緊裝置確保鋼水嚴(yán)密封住，圖2略為側(cè)封頂緊與移動(dòng)裝置。采用新的輥套構(gòu)造，輥套材料壽命長(zhǎng)，冷卻水走向較合理，圖3略為雙輥薄帶連鑄機(jī)結(jié)晶輥示意圖，輥面溫度場(chǎng)分布均勻。雙輥采用二套獨(dú)立的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并在控制上利用PLC計(jì)算機(jī)工作站對(duì)軋制力、速度進(jìn)展閉環(huán)控制，軋制壓力直接采用高精度應(yīng)變式壓力傳感器來(lái)檢測(cè)并實(shí)現(xiàn)T-V高精度閉環(huán)控制，夾送輥傳動(dòng)與主機(jī)同步，整個(gè)連鑄過(guò)程可以由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成預(yù)定的操作程序。對(duì)預(yù)緊力、軋制力、輥縫、水壓、水溫、水流量，轉(zhuǎn)速等參數(shù)能集中采集、處理和顯示。圖4略為控制系統(tǒng)的工作

40、流程框圖。 經(jīng)過(guò)在該機(jī)組上幾十爐次的試驗(yàn)， 根本上掌握了以18-8不銹鋼為主的局部鋼種的開(kāi)澆溫度、布流方式、水口形狀、連鑄速度、液位高度、側(cè)封技術(shù)、軋制力、鑄帶厚度、輥面涂層、二次冷卻方式等參數(shù)和技術(shù)關(guān)鍵，連鑄出的帶坯外表光潔，經(jīng)酸洗、拋光、冷軋、熱處理等工序成品到達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)水平，局部產(chǎn)品已提供給用戶使用。雙輥薄帶連鑄技術(shù)開(kāi)發(fā)過(guò)程是一個(gè)不斷解決難題的過(guò)程。上海鋼鐵研究所在1984年建成的我國(guó)第一臺(tái)雙輥薄帶連鑄機(jī)，鋼水由一臺(tái)容量為50kg的中頻感應(yīng)爐提供，進(jìn)展了一系列探索性試驗(yàn)和研究，至1987年又建成了第二套雙輥薄帶連鑄機(jī)，該機(jī)雙輥直徑為500mm，輥面寬度為250mm，“八五期間上海鋼研所又

41、承當(dāng)了國(guó)家重點(diǎn)科研攻關(guān)工程繼續(xù)對(duì)雙輥薄帶連鑄技術(shù)進(jìn)展攻關(guān)，并于1996年建成了第三套機(jī)組，其輥徑達(dá)1200mm，輥面寬度為600mm，能一次澆鑄1噸薄帶坯。上海鋼鐵研究所經(jīng)十余年科研攻關(guān)所取得的科研成果以及建成的三套雙輥薄帶連鑄機(jī)組，為薄帶連鑄技術(shù)在我國(guó)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，向鋼鐵企業(yè)推廣奠定了良好的根基。上海鋼鐵研究所同時(shí)又同上海大學(xué)、北京科技大學(xué)、北京自動(dòng)化研究院等單位合作開(kāi)展了這一領(lǐng)域的多項(xiàng)研究工作，如工藝參數(shù)匹配、硅鋼和不銹鋼澆鑄分析，帶坯凝固機(jī)理及熱流計(jì)算、帶坯組織與性能、帶坯軋制工藝參數(shù)檢測(cè)等等。近期，上海鋼鐵研究所的雙輥薄帶連鑄技術(shù)已向鋼鐵企業(yè)推廣，在這過(guò)程中這項(xiàng)技術(shù)又有了突破性的進(jìn)展。最

42、新建成的一臺(tái)薄帶連鑄機(jī)的熱調(diào)試說(shuō)明，鑄帶速度已從原先的25-30m/min，提高至40m/min左右，軋制力及液位高度、輥縫等工藝參數(shù)更趨合理，連鑄帶坯質(zhì)量有明顯提高， 根本消除了橫向裂紋和縱向裂紋。鋼包溫降問(wèn)題、側(cè)封板和水口及中間包在線加熱問(wèn)題得到解決，液壓側(cè)封頂緊與移動(dòng)裝置能將鋼水嚴(yán)密封住，鑄帶邊緣光滑，鑄帶邊部質(zhì)量有明顯提高，側(cè)封的使用壽命也成倍延長(zhǎng)。自動(dòng)檢測(cè)和控制系統(tǒng)又有新的提高。預(yù)計(jì)我國(guó)雙輥薄帶連鑄技術(shù)將在本世紀(jì)未下世紀(jì)初實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。對(duì)我國(guó)雙輥薄帶連鑄技術(shù)開(kāi)展的展望 薄帶連鑄技術(shù)工序少，能大大減少基建投資和能源消耗。假設(shè)將從鋼錠至冷軋帶的成本計(jì)為100%，那么薄板連鑄至冷軋帶的成本只

43、有55%。而薄帶連鑄至冷軋帶的成本僅為12%，因此薄帶連鑄對(duì)于不銹鋼生產(chǎn)廠和沒(méi)有熱軋?jiān)O(shè)備的中小鋼鐵企業(yè)具有很大的吸引力。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)使企業(yè)家們從注重鋼鐵產(chǎn)量轉(zhuǎn)變?yōu)樽非蠼?jīng)濟(jì)效益，不但國(guó)外的大工廠在研究開(kāi)發(fā)薄帶連鑄，近年國(guó)內(nèi)已有幾十家鋼鐵企業(yè)先后來(lái)到上海鋼鐵研究所，他們對(duì)薄帶連鑄的產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)寄予厚望，有的干脆當(dāng)場(chǎng)拍板，參與到雙輥薄帶連鑄的產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)過(guò)程中來(lái)，有的對(duì)現(xiàn)有技術(shù)要求轉(zhuǎn)讓。市場(chǎng)需要薄帶連鑄，薄帶連鑄也需要市場(chǎng)。至今，上海鋼研所研究中心薄帶連鑄研究室一方面在為產(chǎn)業(yè)化繼續(xù)攻關(guān)，另一方面，正在把這項(xiàng)技術(shù)推廣給具有遠(yuǎn)見(jiàn)并具備一定條件的企業(yè)，其中硅鋼薄帶連鑄和不銹鋼薄帶連鑄的技術(shù)轉(zhuǎn)讓工作分別進(jìn)展到了設(shè)備

44、設(shè)計(jì)和熱調(diào)試的階段。由國(guó)家計(jì)委、冶金部下達(dá)的“雙輥薄帶連鑄產(chǎn)業(yè)化“九五國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)工程也正在展開(kāi)工作。我們預(yù)計(jì)，在國(guó)家、企業(yè)和科研人員的共同努力下，我國(guó)的雙輥薄帶連鑄技術(shù)開(kāi)發(fā)一定能趕上世界先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程中以下問(wèn)題必須引起高度重視、某些技術(shù)難題還有待解決。 1必須具備足夠的開(kāi)發(fā)費(fèi)用。國(guó)外薄帶連鑄試驗(yàn)投入巨資暫且不說(shuō)，就我國(guó)“八五攻關(guān)實(shí)際情況而言，某些單項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的遲遲不能解決，很大程度上是受制于開(kāi)發(fā)費(fèi)用的原因。國(guó)個(gè)大多采用合作開(kāi)發(fā)方式籌集資金的技術(shù)，我國(guó)應(yīng)該采用股份制的形式來(lái)發(fā)揮國(guó)家、企業(yè)和社會(huì)公眾的積極性，解決資金短缺的矛盾。開(kāi)發(fā)薄帶連鑄這樣的一種高新技術(shù)，應(yīng)該以

45、技術(shù)開(kāi)發(fā)研究實(shí)際需要框算資金，而不能讓資金來(lái)限制這項(xiàng)技術(shù)的開(kāi)展。我國(guó)作為鋼鐵生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，薄帶連鑄這個(gè)世界公認(rèn)的冶金前沿技術(shù)的開(kāi)發(fā)成功，對(duì)于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)業(yè)，對(duì)于確立我國(guó)在該領(lǐng)域的地位具有廣泛的社會(huì)效益和巨大的經(jīng)濟(jì)效益。任何一項(xiàng)高收益的投資都是有風(fēng)險(xiǎn)的，為了我國(guó)二十一世紀(jì)鋼鐵工業(yè)的振興，我們目前投資于薄帶連鑄是明智的選擇，我們應(yīng)該果斷地投資。 2為了提高薄帶連鑄機(jī)的連鑄經(jīng)濟(jì)效益必須提高連鑄坯的外表質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量，增加澆鑄的鋼水量。薄帶連鑄研究開(kāi)發(fā)的事實(shí)已經(jīng)說(shuō)明，薄帶連鑄的優(yōu)勢(shì)在于節(jié)省大量的基建和設(shè)備投資、水電能源和工人費(fèi)，而它目前影響效益的主要因素也很明顯，一是鑄帶質(zhì)量對(duì)收

46、得率的影響，二是由于薄帶連鑄每次澆鑄時(shí)消耗的中間包、水口、側(cè)封板耐火材料等輔料在一次鑄鋼量少的情況下對(duì)噸鋼成本產(chǎn)生的影響以及一次鑄鋼量少對(duì)收得率及勞動(dòng)生產(chǎn)率的影響。國(guó)外的研究分析也說(shuō)明，薄帶連鑄要到達(dá)一定的年產(chǎn)量及質(zhì)量水平才能表達(dá)出它的經(jīng)濟(jì)效益。為此在該項(xiàng)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中要解決的主要矛盾應(yīng)圍繞以上二點(diǎn)進(jìn)展。這里包含著許多技術(shù)難題，包括鋼水純潔度、布流技術(shù)、結(jié)晶輥技術(shù)、側(cè)封技術(shù)、液位穩(wěn)定技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、質(zhì)量跟蹤與冷軋工藝技術(shù)等等。我們可以把這引起技術(shù)分為三類，一類是國(guó)際、國(guó)內(nèi)都沒(méi)有解決的難題或是雖有國(guó)外報(bào)道但無(wú)法得以的這些技術(shù)；第二類是國(guó)內(nèi)其它領(lǐng)域或工程已經(jīng)解決或是可以移值的技術(shù)，第三類是

47、國(guó)外已研制成功且有引進(jìn)可能的技術(shù)，對(duì)于第二、三類技術(shù)我們只需引進(jìn)、移值，不必從頭開(kāi)場(chǎng)研制，否那么我們將浪費(fèi)有限的時(shí)間，永遠(yuǎn)跟在別人后面。這類技術(shù)包括上述的鋼水純潔度，不必重點(diǎn)設(shè)專題研究，爐外精煉技術(shù)日趨成熟和多樣化，國(guó)內(nèi)完全有能力提供比較純潔的鋼水。水冷輥的銅質(zhì)輥套在國(guó)內(nèi)要馬上解決輥面鍍Ni的問(wèn)題有困難，靠薄帶連鑄課題組去研究這個(gè)問(wèn)題是得不償失的，而國(guó)外成熟的薄帶連鑄銅質(zhì)輥套已經(jīng)商品化。液位高度的檢測(cè)與控制是影響鑄帶外表質(zhì)量的關(guān)鍵之一，日本新日鐵公司的薄帶連鑄液位波動(dòng)已能控制到1.6mm以內(nèi)，而我國(guó)搞了十年攻關(guān)液位波動(dòng)還難以控制在以上數(shù)據(jù)的20倍以內(nèi)，我國(guó)在這方面的根基技術(shù)較落后，如果一味關(guān)起

48、門來(lái)摸索，是難以趕上國(guó)際薄帶連鑄總體水平的。側(cè)封板耐火材料我們目前只做過(guò)1噸以下鋼水量的連鑄試驗(yàn)，根據(jù)使用情況分析要到達(dá)澆鑄3噸以上鋼水是困難的，而國(guó)外的側(cè)封技術(shù)對(duì)于連鑄10噸以上鋼水甚至一次澆鑄92噸鋼水均能勝任，引進(jìn)側(cè)封材料，可以把我們的科研力量集中到研究側(cè)封機(jī)構(gòu)上，這樣可以加快側(cè)封技術(shù)的研究進(jìn)程，把一定的力量放到電磁與固體相結(jié)合的側(cè)封研究中是必需的，因?yàn)閲?guó)外對(duì)該項(xiàng)技術(shù)保密性極強(qiáng)，連是否實(shí)際使用電磁側(cè)封也不愿透露，而側(cè)封要滿足長(zhǎng)時(shí)間澆鑄是必須解決的問(wèn)題。在某些單項(xiàng)技術(shù)引進(jìn)或移植的根基上，我國(guó)雙輥薄帶連鑄技術(shù)在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化是有可能的，從前面所述的解決帶坯質(zhì)量和提高連鑄鋼水量的總目標(biāo)著手，

49、探討如下： 帶坯質(zhì)量 鑄帶的質(zhì)量問(wèn)題包括縱向裂紋、橫向裂紋、外表碴點(diǎn)、冷隔、橫向厚度公差、縱向厚度公差等。目前發(fā)現(xiàn)帶坯外表有時(shí)存在碴點(diǎn)，細(xì)小的縱向裂紋和橫向紋裂。橫向厚度公差是鑄帶橫截而成為楔型中間厚二邊薄，縱向厚度公差是鑄帶長(zhǎng)度方向厚度不均勻。碴點(diǎn)的產(chǎn)生是純潔不夠的鋼水以及在澆鑄過(guò)程中鋼水產(chǎn)生二次氧化。橫向裂紋的形成主要是沿帶寬方向的傳熱不均勻引起冷卻速率不一致，裂紋區(qū)域的冷卻速率要比無(wú)缺陷區(qū)域小，冷卻不均勻產(chǎn)生不均勻收縮應(yīng)變，局部的拉伸應(yīng)變的積聚導(dǎo)致了裂紋的產(chǎn)生。鑄帶楔型的產(chǎn)生主要是由于結(jié)晶輥工作面的變形引起的。鑄帶長(zhǎng)度方向公差同液面波動(dòng)、軋制力、鑄帶速度等因素有關(guān)?？v向裂紋是由于熔融鋼水

50、在熔池外表的波動(dòng)產(chǎn)生冷塊以及二次氧化的產(chǎn)物、鋼碴在熔池外表的積留并進(jìn)入輥縫造成不均勻熱傳導(dǎo)所致。冷隔的形成是側(cè)封板吸熱掛上冷鋼脫落后進(jìn)入熔池及熔池外表浮碴進(jìn)入輥縫形成的。 連鑄鋼水量 連鑄時(shí)的一次澆鑄鋼水量大小直接影響連鑄成本，它同鑄帶質(zhì)量一樣是這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題。影響我國(guó)薄帶連鑄一次鑄鋼量的因素較多，主要有連鑄線速度、鋼水保溫時(shí)間、側(cè)封壽命、水口壽命，而連鑄線速度跟自動(dòng)化技術(shù)、配套輔機(jī)、結(jié)晶輥材質(zhì)等有關(guān)。 由上面分析可見(jiàn)，在薄帶連鑄過(guò)程中，某些單項(xiàng)技術(shù)是有其相對(duì)獨(dú)立性的，但在影響連鑄坯質(zhì)量，一次澆鑄鋼水量的因素中，許多問(wèn)題間是有聯(lián)系的，我們既要看到矛盾的特殊性，又要看到矛盾的普遍性，抓住主要

51、矛盾。為了得到質(zhì)量好的薄帶，要利用爐外精煉的鋼水。一次鑄鋼量少于5-10噸，鋼包要有保溫措施，中間包要注入保護(hù)氣體，中間包耐火材料層提高保溫性，并在線加熱。熔池外表及側(cè)封板外表用氣體燃料，這樣的目的是防止側(cè)封吸熱過(guò)多和鋼水溫降過(guò)快及二次氧化，以增加澆鑄鋼水量和提高鑄帶質(zhì)量。水口要保證鋼水沿輥面方向均勻分布，并利用滑動(dòng)水口的滑板連同高精度的液壓伺服機(jī)構(gòu)作為控制鋼水流量、流速的執(zhí)行機(jī)構(gòu)；其指令由控制及采集水冷輥轉(zhuǎn)速、水冷輥輥縫和軋制力及液位高度探測(cè)器閉環(huán)的自動(dòng)化澆鑄控制系統(tǒng)提供，側(cè)封機(jī)構(gòu)能保證連續(xù)澆鑄10分鐘以上的液壓頂緊移動(dòng)側(cè)封配上在線加熱裝置防止?jié)茶T過(guò)程中產(chǎn)生冷鋼。結(jié)晶輥為銅質(zhì)外表鍍Ni輥套，

52、澆鑄速度50m/min以上，銅質(zhì)輥套可提高連鑄速度，對(duì)于提高鑄坯質(zhì)量和產(chǎn)量均是必要的，目前國(guó)外的薄帶連鑄機(jī)均傾向采用銅輥。連鑄帶坯經(jīng)二次冷卻不銹鋼固溶溫度控制在1100左右，硅鋼在1300左右，冷卻至600后無(wú)芯卷取。在以上的描述中有的是硬件，有的是軟件，硬件大多可以利用現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)或移植或引進(jìn)，軟件是較難從外面得到的，它包括連鑄中工藝參數(shù)軋制力、鑄帶速度、液位波動(dòng)、鑄帶厚度之間的關(guān)系等、主輔機(jī)和自動(dòng)化系統(tǒng)匹配，鑄帶質(zhì)量同各局部設(shè)備運(yùn)作之間關(guān)系以及技術(shù)人員素質(zhì)和技術(shù)、管理水平。只有解決了硬件問(wèn)題，再配上好的軟件，薄帶連鑄的產(chǎn)業(yè)化才會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。1.4 我國(guó)鑄鋼技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用第一 我國(guó)與工業(yè)興旺

53、國(guó)家起步時(shí)間相差不大。世界第一條薄板坯連鑄連軋CSP生產(chǎn)線1989年在美國(guó)Nucor 的Crawfondsville 廠投產(chǎn)。我國(guó)第一條薄板坯連鑄連軋CSP生產(chǎn)線1999年在珠鋼鋼廠投產(chǎn)，只相差1 0年。而鋼鐵方面其他技術(shù)我國(guó)起步晚得多。以氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐為例，西歐、北美、日本等國(guó)家在20世紀(jì)50年代起步，而我國(guó)這一技術(shù)的成套引進(jìn)是在80年代投產(chǎn)的寶鋼。我國(guó)工業(yè)技術(shù)落后的重要原因之一是我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化過(guò)晚； 第二 我國(guó)從20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度加快，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)鋼材的需求強(qiáng)勁，為薄板坯連鑄連軋技術(shù)的開(kāi)展提供了巨大空間；第三 我國(guó)地方重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)面臨構(gòu)造調(diào)整，需要由長(zhǎng)材為主轉(zhuǎn)向以板材為主。

54、薄板坯連鑄連軋技術(shù)由于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)工藝緊湊、投資省、建設(shè)周期短，而適應(yīng)了構(gòu)造調(diào)整的需要。薄板坯連鑄連軋技術(shù)的應(yīng)用，加快了各省重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)構(gòu)造調(diào)整的步伐。這一些都超出了人們的預(yù)料。當(dāng)前，對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)，當(dāng)務(wù)之急是充分發(fā)揮薄板坯連鑄連軋技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)展產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，我們不能滿足于薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線產(chǎn)量的增加，而應(yīng)把注意力轉(zhuǎn)向產(chǎn)品品種的開(kāi)發(fā)上。隨著第二代CSP技術(shù)的開(kāi)展，目前，薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)的產(chǎn)品品種已覆蓋板帶材品種的85%以上，在不同廠家已生產(chǎn)過(guò)包晶鋼、電工鋼、深沖鋼、鐵素體和奧氏體不銹鋼及多相鋼等熱軋帶卷。近幾年開(kāi)發(fā)的新品種主要有管線鋼(x52、x60、x80) ，DQ級(jí)深沖鋼、集裝箱鋼、高耐候性能鋼

55、。最近，包鋼攻克多項(xiàng)技術(shù)難關(guān)，終于成功地開(kāi)發(fā)出微合金鋼和低合金鋼，填補(bǔ)了我國(guó)這一研究領(lǐng)域里的空白，形成了具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。1.5本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)1、方坯連鑄機(jī)總體設(shè)計(jì)及計(jì)算 (1)拉坯速度的計(jì)算2冶金長(zhǎng)度的計(jì)算3連鑄機(jī)的生產(chǎn)能力計(jì)算4弧形連鑄機(jī)弧形半徑的計(jì)算5校核鑄坯是否完全凝固6帶液點(diǎn)矯直的可能性7連鑄機(jī)流數(shù)的計(jì)算。2、連鑄機(jī)振動(dòng)裝置設(shè)計(jì)及計(jì)算第二章 連鑄機(jī)的機(jī)型和特征2.1 連鑄機(jī)的機(jī)型和特點(diǎn)連鑄機(jī)按由高到低分類，可分為立式、立彎式、弧形、橢園形(超低頭)、水平、輪式連鑄機(jī)等。連鑄機(jī)按外形分可分為立式、立彎式、弧形、橢圓形(超低頭)、水平、輪式連鑄機(jī)等。連鑄機(jī)按機(jī)型可以分為立

56、式連鑄機(jī)、立彎式連鑄機(jī)、弧形連鑄機(jī)、橢圓形(超低頭)連鑄機(jī)、水平連鑄機(jī)。特殊鋼連鑄機(jī)機(jī)型有立式、立彎式、全弧形、水同等形式。采用立式連鑄機(jī)，有利夾雜物垂浮別離，進(jìn)步內(nèi)在質(zhì)量，但廠房軌面標(biāo)高很高，土建投資大。采用立彎式連鑄機(jī)，在垂直方向澆注，夾雜物上浮條件好，但在彎曲點(diǎn)內(nèi)部產(chǎn)生大的變形應(yīng)力，不能鑄造裂紋敏感性高的鋼種。采用水平連鑄機(jī)，設(shè)備操縱、維修方便，鋼液在密封系統(tǒng)內(nèi)活動(dòng)可防止鋼液的二次氧化，但由于技術(shù)原因，目前所能澆注的鑄坯斷面較小，成本也較高。為了減少投資，改善和保證連鑄坯的質(zhì)量，大多數(shù)選擇全弧形連鑄機(jī)。表61給出國(guó)外幾家特殊鋼廠的連鑄機(jī)機(jī)型(1996年)。表61 鋼廠的連鑄機(jī)機(jī)型生產(chǎn)鋼種

57、連鑄機(jī)機(jī)型鋼廠軸承鋼立式、大斷面日本山陽(yáng)特殊鋼軸承鋼立彎式、大方坯日本神戶制鋼合金構(gòu)造鋼弧形板坯美國(guó)阿姆科合金構(gòu)造鋼弧形小方坯美國(guó)北極星模具鋼弧形大方坯日本大同模具鋼立式德國(guó)蒂森高速鋼垂直式奧地利的勃來(lái)登弗勒德鋼連鑄生產(chǎn)過(guò)程中，必須采取必要措施以保證產(chǎn)品的質(zhì)量，主要是防止鋼液被二次污染，進(jìn)步鋼的干凈度，進(jìn)步連鑄坯的均勻性，減少連鑄坯的外表及內(nèi)部缺陷，減少凝固過(guò)程中產(chǎn)生的成分和組織的偏析等。對(duì)設(shè)備的要求主要有： (1)保護(hù)澆鑄，防止鋼水與空氣接觸產(chǎn)生二次氧化及吸氮。 (2)中間包加熱，采用電磁感應(yīng)加熱或等離子加熱技術(shù)。保持低的鋼水過(guò)熱度澆注，可進(jìn)步鑄坯等軸晶率，減輕中心偏析和中心疏松。 (3)大

58、容量深熔池的中間包，包內(nèi)砌擋墻和壩，以得到最正確流場(chǎng)和溫度場(chǎng)，使夾雜物充分上浮。對(duì)干凈度要求高的鋼種，應(yīng)在中間包中采用多孔耐火材料作為過(guò)濾器以進(jìn)一步往除鋼水中的A1203夾雜物。 (4)電磁攪拌設(shè)備。可改善結(jié)晶器內(nèi)溫度場(chǎng)和流場(chǎng)，減小溫度梯度，進(jìn)步鑄坯等軸晶率，降低中心偏析、疏松等缺陷，消除皮下氣泡、針孔和往除夾雜物等。(5)凝固末端輕壓下，控制中心偏析、縮孔。軸承鋼、硬線鋼等高碳鋼種對(duì)中心偏析要求尤為嚴(yán)格。 (6)自動(dòng)化技術(shù)，配備鋼包下渣檢測(cè)、結(jié)晶器液面自動(dòng)控制、自動(dòng)開(kāi)澆、二冷動(dòng)態(tài)配水和鑄坯缺陷自動(dòng)檢測(cè)等先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)。板坯連鑄機(jī)是指生產(chǎn)鑄坯斷面長(zhǎng)寬比大于3的連鑄機(jī)，板坯連鑄機(jī)的機(jī)型分類如下

59、：1按鑄坯運(yùn)動(dòng)軌跡分類。在連鑄過(guò)程中，根據(jù)鑄坯運(yùn)動(dòng)軌跡的形狀，板坯連鑄機(jī)可分為立式、立彎式和弧形三種。2按鑄坯內(nèi)液心靜壓力的大小分類。在澆注過(guò)程中，鑄坯內(nèi)的液心長(zhǎng)度是不同的。由于液心高度不同，鑄坯內(nèi)的鋼水靜壓力也就不同，根據(jù)鋼水靜壓力大小，可把連鑄機(jī)分為高頭型、標(biāo)準(zhǔn)型、低頭型和超低頭型連鑄機(jī)，它們用連鑄機(jī)的 根本弧半徑R和鑄坯厚度D的比值大小表示：R/D=50的叫高頭型連鑄機(jī)R/D=40-50的叫標(biāo)準(zhǔn)型連鑄機(jī)R/D=25-39的叫低頭型連鑄機(jī)R/D=25的叫超低頭型連鑄機(jī)1立式板坯連鑄機(jī)50年代建的板坯連鑄機(jī)都是立式連鑄機(jī)。設(shè)備呈直線形布置，高度大，相應(yīng)廠房高度要求很大，投資大，已經(jīng)淘汰。2立

60、彎式板坯連鑄機(jī)60年代初出現(xiàn)了立彎式板坯連鑄機(jī)，這種連鑄機(jī)以結(jié)晶器開(kāi)場(chǎng)凝固到完全凝固后進(jìn)入彎曲段，然后由水平方向出坯，鑄坯的運(yùn)動(dòng)軌跡成直彎形。這種立彎式的連鑄機(jī)的設(shè)備高度雖然可比立式連鑄機(jī)的設(shè)備高度降低一些，但減少設(shè)備費(fèi)用的效果并不明顯。3弧型板坯連鑄機(jī)為了適應(yīng)提高拉速、加大鑄坯斷面時(shí)鋼水靜壓力增大的情況，出現(xiàn)了弧型板坯連鑄機(jī)，一種是直弧型板坯連鑄機(jī)，另一種是全弧型板坯連鑄機(jī)。1，直弧型板坯連鑄機(jī)直弧型板坯連鑄機(jī)的結(jié)晶器和結(jié)晶器以下一段是直的，鑄坯經(jīng)過(guò)彎曲段，由直變彎，然后通過(guò)拉矯機(jī)把弧形鑄坯矯直，這種機(jī)型的設(shè)備高度比立彎式低，鑄機(jī)總高度主要取絕于結(jié)晶器和直線段長(zhǎng)度、液心長(zhǎng)度和曲率半徑大小。這